雖然該合成方法存在諸多優(yōu)點(diǎn),但是較主要問題在于,溴化劑在聚苯乙烯的苯環(huán)上發(fā)生親電取代的同時(shí),也會(huì)在主鏈上發(fā)生少量的自由基取代。以Pyro-Chek68PB為例,主鏈鹵代量(以HBr計(jì))可達(dá)5000~6000ppm。主鏈上的鹵代,不僅對產(chǎn)品的顏色產(chǎn)生不良影響,而且會(huì)極大的降低產(chǎn)品的熱穩(wěn)定性。由于脂肪族碳-鹵鍵的鍵能比較低,加熱到200℃左右就會(huì)發(fā)生斷裂,使得溴化聚苯乙烯在材料的加工溫度前期或中期發(fā)生分解,釋放出鹵化氫氣體,給材料原有性能帶來損害,對加工設(shè)備造成腐蝕。而且在材料的加工過程中,即使很少量的主鏈鹵代也會(huì)導(dǎo)致材料嚴(yán)重變色,這將更好限制溴化聚苯乙烯的應(yīng)用范圍。因?yàn)殇寤郾揭蚁┳鳛橐环N添加劑,它的顏色會(huì)影響被阻燃材料的顏色。阻燃劑顏色越淺,生產(chǎn)出來的產(chǎn)品顏色范圍可以越寬;如果阻燃劑的顏色深,那么就難以得到淺顏色的制品。因此阻燃劑的生產(chǎn)商們希望阻燃劑的顏色越淺越好,這樣就可以得到更多顏色的產(chǎn)品。采用氯化溴作為溴化劑時(shí),應(yīng)注意使用中等活性的催化劑,以控制反應(yīng)速度。麗水環(huán)保溴化聚苯乙烯
取一定量的氯化溴溶液于冰浴中,備用。按照實(shí)驗(yàn)方案中的物料配比,以一定流速進(jìn)反應(yīng)物料,穩(wěn)定出料后,取樣檢測分析。根據(jù)反應(yīng)效果調(diào)整反應(yīng)溫度、物料配比及催化劑用量,直至反應(yīng)效果達(dá)到要求。實(shí)驗(yàn)裝置見圖2。圖2實(shí)驗(yàn)裝置圖實(shí)驗(yàn)后處理將反應(yīng)液靜置分離,保留下層溶液,并用去離子水水洗下層溶液2~3次。向上述水洗后的溶液中加入飽和NaHCO3溶液調(diào)節(jié)pH為中性,然后再用去離子水洗多次,盡量將產(chǎn)品溶液內(nèi)的雜質(zhì)離子除去。將上述有機(jī)相用反應(yīng)溶劑二氯乙烷稀釋2倍后,滴加至90℃以上的熱水中,將溶劑二氯乙烷蒸出,同時(shí)溴化聚苯乙烯產(chǎn)品在水相中析出,整個(gè)過程維持溫度82~85℃。為了除凈產(chǎn)品中的溶劑,滴加結(jié)束后,再煮沸1小時(shí)。將燒瓶中的溴化聚苯乙烯產(chǎn)品洗滌、抽濾,在110℃的真空烘箱中干燥。溴化聚苯乙烯制備工藝流程見圖3。圖3溴化聚苯乙烯制備工藝流程分析討論為了推薦比較好工藝條件,實(shí)驗(yàn)過程中先后進(jìn)行了反應(yīng)溫度、物料配比、催化劑用量等因素實(shí)驗(yàn)。反應(yīng)溫度影響在其他因素不變條件下,只改變反應(yīng)溫度,通過對產(chǎn)品收率及色澤進(jìn)行評價(jià),確定比較好反應(yīng)溫度,實(shí)驗(yàn)結(jié)果見表1。表1反應(yīng)溫度的影響從表1可以看出,溫度低時(shí),產(chǎn)品收率較低,但是色澤較好。鎮(zhèn)江溴化聚苯乙烯推薦廠家阻燃劑(FR)及阻燃高分子材料在減少火災(zāi)引起的生命財(cái)產(chǎn)損失方面發(fā)揮了重要的作用。
阻燃劑家族中的其他品種有磷系、三嗪系、硅系、膨脹型、無機(jī)填料等,這些阻燃劑在各種不同使用領(lǐng)域發(fā)揮各自獨(dú)特的阻燃效果。其中磷系阻燃劑中有機(jī)磷系品種大多是油狀,在高聚物加工過程中不易添加,一般在聚氨酯泡沫、軟pvc、變壓器油、纖維素樹脂、天然和合成橡膠中使用。而無機(jī)磷系中的紅磷,由于是純阻燃元素,所以阻燃效果好,應(yīng)用面較廣,但它色澤鮮艷,因而應(yīng)用受到部分限制。紅磷的應(yīng)用要注意微粒化和表面包覆(膠囊化),這樣使它在高聚物中分散性好,與聚合物的相容性好,不易遷移,能保持高聚物的難燃性能長久。
按元素種類分為:鹵系、磷系、鹵-磷系、氮系、硅系、鋁鎂系等,按化學(xué)結(jié)構(gòu)分為無機(jī)阻燃劑、有機(jī)阻燃劑、高分子阻燃劑等,按阻燃劑與被阻燃材料關(guān)系分為添加型阻燃劑和反應(yīng)型阻燃劑。通常在塑料阻燃改性中常采用的方法是添加型阻燃劑共混改性。阻燃常采用的阻燃劑包括:鋁鎂系阻燃劑,即氫氧化鎂、氫氧化鋁;磷系阻燃劑,紅磷母粒等;氮系阻燃劑MCA、MA等;有些還采用有機(jī)硅阻燃劑。阻燃劑有鹵系(一般為溴系);無機(jī)的氫氧化鎂、氫氧化鋁;磷系,紅磷等;氮系MCA、MA等及有機(jī)硅系。氫氧化鎂等屬于無機(jī)阻燃劑,阻燃機(jī)理是燃燒時(shí)釋放出結(jié)合的水,同時(shí)高填充量也降低了有機(jī)材料的可燃性。用氫氧化鎂等阻燃優(yōu)點(diǎn)是環(huán)保性好,不釋放煙霧,不產(chǎn)生有害和有爭議的氣體,成本低廉。缺點(diǎn)是添加量大且親和力差,V0阻燃級別一般添加比例≥65%。 阻燃劑是通過若干機(jī)理發(fā)揮其阻燃作用的,如吸熱作用、覆蓋作用、抑制鏈反應(yīng)、不燃?xì)怏w的窒息作用等。
為能夠增加高分子材料耐燃性的物質(zhì),主要用于高分子材料如塑料,橡膠、纖維等,而這些材料大多數(shù)是可以燃燒的。特別是塑料,要將其應(yīng)用在交通運(yùn)輸、建筑、電工器材、航空、宇宙飛行等方面,就迫切需要解決其耐燃燒問題。阻燃劑的使用一般應(yīng)具備以下幾個(gè)條件:不降低高分子材料的物性,如耐熱性、機(jī)械強(qiáng)度、電氣性能;分解溫度不應(yīng)太高,但在加工溫度下又不能分解;耐久性好;耐候性好;價(jià)廉。[1]一般來講有機(jī)阻燃具有很好的親和力,在塑料中,溴系阻燃劑在有機(jī)阻燃體系中占據(jù)優(yōu)勢,雖然在環(huán)保問題上“非議”多端但一直難以有其他阻燃劑體系取代。在非鹵素阻燃劑中紅磷是一種較好的阻燃劑,具有添加量少、阻燃效率高、低煙、低毒、用途等優(yōu)點(diǎn);紅磷與氫氧化鋁、膨脹性石墨等無機(jī)阻燃劑復(fù)配使用,制成復(fù)合型磷/鎂;磷/鋁;磷/石墨等非鹵阻燃劑,可使用阻燃劑量大幅降低,從而改善塑料制品的加工性能和物理機(jī)械性能。但普通紅磷在空氣中易氧化、吸濕,容易引起粉塵,運(yùn)輸困難,與高分子材料相溶性差等缺陷,應(yīng)用范圍受到了限制。為彌補(bǔ)這方面不足,可采用了微膠囊包覆工藝,使之成為微膠囊化紅磷。微膠囊化紅磷除克服了紅磷固有的弊端外,并具有高效,低煙,在加工中不產(chǎn)生有毒氣體。 抑制自由基連鎖反應(yīng),使燃燒速度降低直至火焰熄滅。常用的溴類、氯類等有機(jī)鹵素化合物就有這種抑制效應(yīng)。宿遷深色溴化聚苯乙烯
整個(gè)合成過程主要反應(yīng)涉及到溴化這一步,溴化可采用液溴在催化劑作用下溴化,也可采用先合成,再進(jìn)行溴化。麗水環(huán)保溴化聚苯乙烯
由于無機(jī)阻燃劑需要添加的量很大,在某些特殊的情況下會(huì)超過高聚物本身的量。因此,勢必對高聚物的物理機(jī)械性能產(chǎn)生非常大的影響,這就要求對無機(jī)阻燃劑作出處理,即微?;?、表面活化。微?;哪康氖亲屗鼈冊诟呔畚镏蟹稚⒕鶆颍隗w相中處處起到阻燃作用。實(shí)驗(yàn)證明,要達(dá)到同一阻燃標(biāo)準(zhǔn),微?;蛇m當(dāng)減少用量。另外表面活化就是為了使無機(jī)阻燃劑與高聚物之間相容性好,這樣可以減輕由于大量無機(jī)阻燃劑加入而使高聚物本身機(jī)械強(qiáng)度的下降。近有些文章談及無機(jī)納米粒子的阻燃優(yōu)越性,我們的工作經(jīng)驗(yàn)認(rèn)為,這些納米粒子的添加或許對改善機(jī)械強(qiáng)度有好處,但對阻燃性能不會(huì)有太大影響。因?yàn)闊o機(jī)阻燃劑阻燃機(jī)理是通過受熱分解釋放水蒸氣來降低體系溫度,同時(shí)水蒸氣又稀釋了可燃性氣體來達(dá)到阻燃效果,它是以水蒸氣的量來決定它的阻燃效果。因此與阻燃劑的量有關(guān),與阻燃劑是否納米粒子無關(guān),一般來講無機(jī)阻燃劑的粒徑分布在2μm-5μm之間已足矣。 麗水環(huán)保溴化聚苯乙烯
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